模拟酸雨对改良材料稳定土壤铜镉淋溶特征的研究

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土壤重金属钝化/稳定化技术是向土壤中添加重金属生物有效态改良材料降低土壤中的重金属生物有效态含量,是当前修复与治理农田土壤重金属超标的方法之一,但改良材料对土壤胶体的影响鲜有报道。改良材料降低土壤中重金属生物有效态的效果受施肥、酸雨等环境因素影响。本文以贵溪冶炼厂周边铜镉污染土壤为研究对象,模拟区域酸雨组分和2年降雨量,采用室内培养和淋溶试验,以不加改良材料处理为CK处理,对微米羟基磷灰石MHA、纳米羟基磷灰石NHA、磷灰石HA、石灰LM、生物质电厂灰BA以及复合材料P1和P2等7种供试改良材料稳定土壤Cu、Cd效果及其对土壤胶体的影响进行研究,讨论酸雨对不同改良材料稳定土壤镉铜淋溶特征。主要结果如下:  (1)供试污染土壤添加改良材料后,与CK相比,7种改良材料显著提高土壤pH,降低土壤Cu、 Cd的生物有效态含量。NHA、MHA、BA、P2、HA、P1和LM处理土壤Cu生物有效态含量降低幅度分别为59.6%、75.0%、77.9%、79.5%、79.7%、80.7%和95.9%。BA、HA、P1、P2、NHA、MHA和LM处理土壤Cd生物有效态含量降低幅度依次为25.6%、29.1%、31.9%、33.9%、52.2%、90.7%和97.9%。说明LM和MHA具有较好的稳定化土壤Cu、Cd的效果。土壤中胶体的增加可能对Cu、Cd生物有效性产生影响。  (2)供试污染土壤添加改良材料稳定平衡后,模拟酸雨淋溶,与CK相比,MHA和LM显著增加土壤淋出液Cu浓度,而BA、HA、P2、P1和NHA处理均显著降低淋出液中Cu浓度,其从大到小顺序依次为MHA、LM、CK、BA、HA、P2、P1和NHA处理。所有的改良材料处理均显著降低了淋出液中Cd浓度,淋出液Cd浓度从大到小顺序依次为BA、HA、P2、P1、NHA、MHA和LM。  CK处理,土壤中Cu的淋出量为18.9 mg,MHA和LM处理显著增加,增加幅度分别为61.3%和31.3%; BA、HA、P1、P2和NHA处理则显著降低土壤Cu淋出量,降低幅度分别为10.6%、31.2%、31.2%、31.7%和61.2%。 CK处理,土壤Cd淋出量为40.5μg,其他处理BA、HA、P2、P1、NHA、MHA、LM均显著降低,降低幅度分别为25.4%、31.1%、34.6%、35.1%、70.1%、72.3%和80.2%。  (3)在2年模拟酸雨作用下,与CK处理土壤Cu的释放量(10.1 mg·kg-1)相比,HA和NHA处理显著降低土壤Cu的释放量,分别降低到5.64和1.08mg·kg-1,其他处理MHA、LM、BA、P1和P2显著增加土壤Cu的释放量,分别增加到39.3、28.8、20.6、19.9和17.3 mg·kg-1;与CK处理土壤Cd的释放量(170μg·kg-1)相比,改良材料处理均显著降低土壤Cd的释放量,P1、P2、BA、MHA、LM、NHA和HA处理分别降低到116、107、68.0、63.8、55.9、18.0和-172μg·kg-1。  (4)在2用下,与CK相比,LM和MHA处理显著增加土壤Cu风化速率,LM和MHA处理土壤Cu风化速率分别为51.7和20.6mmol· m-2·year-1,显著高于其他处理。HA、CK、P2、NHA、BA、P1处理依次分别为10.8、7.35、6.17、5.55、4.82、3.10 mmol· m-2·year-1;所有改良材料均显著降低Cd在酸雨作用下的风化速率,与CK(21.0μmol· m-2·year-1)相比,P2、P1、MHA、HA、BA、NHA和LM处理的降低幅度分别达到43.6%、47.9%、49.5%、51.0%、52.7%、64.9%和72.9%。  (5)模拟2年酸雨淋溶下,MHA和LM稳定土壤Cu易被酸雨活化,NHA稳定土壤Cu具有较好的抗酸雨能力;所有材料处理均能较好的稳定土壤Cd,LM和NHA稳定土壤Cd具有相对更好的抗酸雨能力。
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